新工科背景下“通信原理”課程教學(xué)改革探索

劉迪迪 劉俊秀 李自立 傅得立

【摘要】? ? “通信原理”作為通信、電子信息類專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，為了適應(yīng)“新工科”的建設(shè)，本文探討了通信原理課程教學(xué)的改革探索方案：修訂了符合新工科要求的教學(xué)大綱;梳理、精簡(jiǎn)提煉教學(xué)內(nèi)容;在微型課程中介紹基本理論;優(yōu)化新的教學(xué)手段和方法;注意加強(qiáng)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié);進(jìn)一步推進(jìn)校企合作等措施。提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，為培養(yǎng)信息技術(shù)領(lǐng)域的高素質(zhì)工程技術(shù)人員奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】? ? 新工科? ? ?通信原理? ? 工程教育? ? 課程教學(xué)

引言：

當(dāng)前，“新工程”建設(shè)是我國(guó)高等教育面臨的重要課題，更加注重學(xué)科的實(shí)用性，交叉性和綜合性。“通信原理”是通信和電子信息專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，是從專業(yè)能力培訓(xùn)到職業(yè)能力培訓(xùn)的過(guò)渡課程，它在通信和電子信息專業(yè)的教學(xué)體系中發(fā)揮著承上啟下作用[1]。它也是著名的大學(xué)A必修專業(yè)課程，用于通信和信息系統(tǒng)的研究生入學(xué)考試。因此“通信原理”課程應(yīng)緊跟信息時(shí)代的發(fā)展步伐，其教學(xué)改革應(yīng)適應(yīng)新工科建設(shè)發(fā)展的需求[1-2]。

一、“通信原理”課程教學(xué)存在的問(wèn)題

1.“通信原理”課程的中相關(guān)原理的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和通信系統(tǒng)的理論分析具有很高的理論性，需要專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的高度綜合。對(duì)于廣西師范大學(xué)電子工程學(xué)院這樣普通高校學(xué)生來(lái)說(shuō)，他們的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，電子電路和信號(hào)處理的基礎(chǔ)課程也不夠扎實(shí)。通信原理的數(shù)學(xué)推導(dǎo)對(duì)學(xué)生來(lái)顯得很吃力，在學(xué)習(xí)過(guò)程中容易產(chǎn)生畏難情緒，因此他們學(xué)習(xí)通信原來(lái)的熱情會(huì)受到打擊。

2.目前，現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展迅速，國(guó)內(nèi)高校普遍使用“通信原理”教材的內(nèi)容顯然落后陳舊，比如許多教科書(shū)仍在使用大量空間來(lái)引入模擬通信系統(tǒng)，而今移動(dòng)通信系統(tǒng)4G已經(jīng)普及，5G正在試用中，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已著手研究6G的新技術(shù)，因此對(duì)《通信原理》課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革是勢(shì)在必行。

3.驗(yàn)證演示性實(shí)驗(yàn)教學(xué)不利于學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，且目前通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容很少涉及新理論、新技術(shù)、新成果，脫離市場(chǎng)需求。但社會(huì)對(duì)通信人才的需求卻并沒(méi)有降低，目前通信技術(shù)研發(fā)從移動(dòng)通信擴(kuò)散到其他領(lǐng)域和行業(yè)研究所、傳統(tǒng)企業(yè)、創(chuàng)業(yè)公司人才需要增長(zhǎng)明顯，因此該課程的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)應(yīng)迎合市場(chǎng)需求，設(shè)計(jì)利于學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的綜合性實(shí)驗(yàn)。

二、新工科背景下的改革方案

2.1修訂“通信原理”教學(xué)大綱

為使“通信原理”的教學(xué)適應(yīng)新工科背景，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，廣西師范大學(xué)電子工程學(xué)院通信原理課程教學(xué)小組重修修訂了教學(xué)大綱，明確細(xì)化了新工科背景下“通信原理”的課程目標(biāo)，并確立該課程目標(biāo)與專業(yè)畢業(yè)要去指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，分別如表1和表2所示。

2.2梳理知識(shí)點(diǎn)，引入微課精講基本理論

通信原理教學(xué)內(nèi)容繁多，因此需要在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)對(duì)通信原理課程的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有效梳理，合理簡(jiǎn)化，突出基本概念和核心知識(shí)點(diǎn)，講授信息傳輸?shù)幕纠碚摵图夹g(shù)。經(jīng)過(guò)教學(xué)小組研討，該課程教學(xué)以“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信號(hào)傳輸”為起點(diǎn)、以“接收端”為終點(diǎn)進(jìn)行組織教學(xué)，建立各種傳輸系統(tǒng)的信號(hào)傳輸過(guò)程。以數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)為例，如圖1所示，介紹了數(shù)字基帶傳輸?shù)闹R(shí)點(diǎn)，并將所有的知識(shí)點(diǎn)滲透到圖中。

“通信原理”課程內(nèi)容豐富，為解決課時(shí)不足的問(wèn)題，筆者引入了微課，將該課程中的重要知識(shí)點(diǎn)制作成微課，讓學(xué)生利用課余時(shí)間觀看和學(xué)習(xí)。微課具有時(shí)間短、內(nèi)容少、資源容量小且便于傳播等特點(diǎn)[3]，并且學(xué)生可以隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)。筆者所做的微講座包括AM、SSB、FM模擬調(diào)制技術(shù)、2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK數(shù)字調(diào)制技術(shù)、信息測(cè)量、奈奎斯特準(zhǔn)則、采樣定理等。

2.3 優(yōu)化教學(xué)手段和教學(xué)方式

根據(jù)《通信原理》課程教學(xué)內(nèi)容的不同，采用不同的教學(xué)手段和方法，并根據(jù)學(xué)生的反饋不斷進(jìn)行調(diào)整，針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容逐步選用最合適的教學(xué)手段和方法，達(dá)到最佳的教學(xué)效果。例如，筆者在講授調(diào)制這一章節(jié)時(shí)，用板書(shū)推導(dǎo)的教學(xué)方式來(lái)展示頻譜表達(dá)式，而信號(hào)的時(shí)域波形圖和頻譜圖則選用PPT課件的方式展示，進(jìn)而，頻譜的搬移過(guò)程則被制作成Flash動(dòng)畫(huà)進(jìn)行演示，這樣根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)同選用不同的教學(xué)手段及能節(jié)省授課時(shí)間，又能夠克服教學(xué)內(nèi)容直觀性差的缺點(diǎn)[4]。再例如，在無(wú)碼間串?dāng)_的教學(xué)中，筆者采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)一個(gè)滿足指標(biāo)要求的濾波器，使學(xué)生從被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的思維，從而積極參與教學(xué)。此外在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)，注重從理論到工程應(yīng)用的研究和解決問(wèn)題的方法，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力[5-6]。

2.4加強(qiáng)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)

為加強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，廣西師范大學(xué)電子工程學(xué)院“通信原理”教學(xué)小組設(shè)計(jì)了綜合性、研究型實(shí)驗(yàn)，其中有一個(gè)讓學(xué)生完成通信系統(tǒng)軟件編程的實(shí)驗(yàn)很受學(xué)生歡迎，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)框圖如圖2所示。

為完成該實(shí)驗(yàn)，對(duì)“通信原理”理論教學(xué)進(jìn)行了調(diào)整，增加了復(fù)基帶信號(hào)相關(guān)知識(shí)講授，通過(guò)5次作業(yè)先完成PCM和PSK系統(tǒng)個(gè)模塊的軟件編程，用4個(gè)實(shí)驗(yàn)課時(shí)完成相應(yīng)的軟件編程和在線驗(yàn)收，以及4個(gè)實(shí)驗(yàn)課時(shí)完成系統(tǒng)軟件下載軟件無(wú)線電和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收。由于該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)有限，課程小組還設(shè)計(jì)了開(kāi)放性的實(shí)踐項(xiàng)目和研究項(xiàng)目，讓有余力、感興趣的學(xué)生靈活性地參與到相關(guān)科研項(xiàng)目和課題當(dāng)中。

2.5加強(qiáng)校企合作

我院注重“產(chǎn)教融合、校企合作”。近來(lái)，學(xué)院與中移鐵通有限公司建立了合作關(guān)系，共同建立實(shí)驗(yàn)室和校外實(shí)踐基地，并擬于廣西師范大學(xué)電子工程學(xué)院教學(xué)樓頂設(shè)立開(kāi)放的5G基站，在搭建5G基站和后期維護(hù)期間，以供學(xué)生參觀學(xué)習(xí)，讓學(xué)生近距離接觸并參與實(shí)際工程項(xiàng)目，快速提升其工程實(shí)踐能力;此外我學(xué)院與大唐通信公司共建了LTE實(shí)驗(yàn)室，供該專業(yè)的學(xué)生實(shí)踐學(xué)習(xí)以及開(kāi)展學(xué)術(shù)研究。

三、結(jié)束語(yǔ)

在廣西師范大學(xué)電子工程學(xué)院“新工科”人才培養(yǎng)模式改革的指導(dǎo)下，課程小組對(duì)通信原理課程教學(xué)進(jìn)行了一系列改革：修訂了適合“新工科”要求的教學(xué)大綱，梳理、精簡(jiǎn)提煉教學(xué)內(nèi)容;在微型課程中介紹基本理論;優(yōu)化新的教學(xué)手段和方法;注意加強(qiáng)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié);進(jìn)一步推進(jìn)校企合作等措施。目前教學(xué)改革取得了階段性成果，教學(xué)改革后，學(xué)生對(duì)該課程甚至本專業(yè)的興趣明顯增加了，增強(qiáng)了在該產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)、就業(yè)或科研的信心，大部分學(xué)生畢業(yè)時(shí)能夠充分了解信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì)，近年來(lái)，我院該專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)率保持領(lǐng)先水平，到華為、大唐等國(guó)內(nèi)知名通信公司工作的學(xué)生越來(lái)越多，報(bào)考通信工程方向研究生的學(xué)生也逐年增多。

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